第一章电工基础知识

1、 一、电路的组成及有关物理量（一）电路的组成电源、负载、控制电器、联接导线（二）电路的有关物理量1、电流电荷有规则的定向移动就形成了电流，习惯上规定是把正电荷移动的方向定为电流的方向电流符号I，单位为A（安培）1A=103mA(毫安)=106A（微安）=109nA（纳安）=1012pA（皮安）=10-3kA（千安）=10-6MA（兆安）2、电位、电压（电位差）（1）电位符号：V，单位为伏，用符号V表示电位的高低与参考点的选择有关，参考点又称零电位点，在实际电路中常以机壳或大地作为参考点（2）电压（电位差）电压的数值与参考点的选择无关（3）电位、电压与参考点的关系3、电动势电动势是指电源力将单位

2、正电荷从电源的负极推向正极所作的功。用符号E表示，单位为V1V=103mV=106V=10-3kV当电源两端不接负载时，电源两端的开路电压数值与电源的电动势相等4、电阻符号R，单位为欧，用符号，图形符号用电阻是导体的一种属性，在温度一定（20摄氏度）时，导体的电阻除了与导体材料的性质（即材料的电阻率）有关外，还有与导体的长度l成正比，与倒替的横截面积S成反比R= l/S导体的电阻越小，导体的导电性能越好，则电导越大绝缘电阻是加于介质（绝缘材料）上的稳定电压与介质中流过的泄露电流的比值接触电阻是导体与导体在接触处两端的电压与流过电流的比值二、电路基本定律（一）欧姆定律1、部分电路的欧姆定律I=U

3、/R或U=IR，R=U/I2、全电路欧姆定律通常把电源内部的电路称内电路，电源外部的电路称外电路I=E/(ro+R)3、电路状态（1）通路状态U=E-IRO电源的端电压U随电流I的增大而下降，电源内阻越大，端电压下降越多（2）断路状态R=，则I=0，U=E，即电源的开路电压等于电源的电动势（3）短路状态R=0，此时电路电流称为短路电流IS，RO一般很小，所以IS极大，将会使电源或线路烧毁（二）基尔霍夫定律略三、电阻的串联、并联和混联（一）电阻的串联特点：1.流过各电阻的电流相同2.总电压等于各电阻上电压之和3.总电阻（等效电阻）等于各电阻之和作用：分压（二）电阻的并联特点：1.各电阻两端为同一

4、电压，每个电阻的电流与其阻值成反比2.总电流等于各电阻中电流之和3.总电阻（等效电阻）的倒数等于各电阻的倒数之和作用：分流（三）电阻的混联略四、电功和电功率（一）电功（即电能）W=UIt通常所说的1度电，就是功率为1KW的电气设备在额定状态下使用1h所消耗的电能（二）电功率负载所用的电功率P=W/t=UI或P=I2R=U2/R电源输出的电功率P=EI（三）电流的热效应电流通过导体会产生热量，这种现象称为电流的热效应Q= I2R t 一、磁场概念磁极：南极S，北极N磁力线：在磁体内部由S极指向N极，磁体外部由N极出发经过周围空间回到S极。始终成一连续不断互不相交的闭合回线磁场电流的磁效应：磁场总

5、是伴随电流而存在电流产生磁场的方向与电流方向有关判定方法：安培定则（也称右手螺旋定则）直导线：P14图1-2-2线圈：P14图1-2-3二、磁场对电流的作用左手定则P14图1-2-4三、电磁感应实验证明，当导线周围的磁场发生变化时，导线中将产生电动势，这种现象称为电磁感应现象。由电磁感应产生的电动势或电流，称为感应电动势或感应电流（一）导体切割磁力线产生的感应电动势（二）线圈中磁通发生变化产生感应电动势楞次定律、法拉第电磁感应定律四、自感、互感及涡流都属于一种电磁感应现象（一）自感l由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象。l自感现象在电工技术中有利有弊利：日光灯镇流器、

6、整流设备中的电感滤波器弊：在断开自感大的线圈（如大容量电动机、变压器等设备）时，将会产生很高的自感电动势，如不采取适当的措施，将可能使开关触点烧坏、设备绝缘击穿和造成短路等故障，影响设备正常运行（二）互感l由于一个线圈中的电流发生变化，而在另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象l互感是电磁感应现象的一种特殊形式，在电工技术中广泛使用的变压器、互感器、感应线圈等，都是利用互感原理而工作的电气设备（三）涡流 在具有铁心的线圈中通入交变的电流时，铁心内就会产生交变的磁通，根据电磁感应原理，在铁心中必然会产生感应电动势。由于铁心截面可看作是由无数同心圆组成的闭合回路，因而产生感应电流，这种感应电

7、流在整块铁心中流动，形同水中的旋涡状，故称为涡流 在变压器、电机和电器的铁心中产生的涡流是有害的，它不但消耗电能使效率降低，而且使铁心发热、温度升高，造成设备过热，甚至烧坏。 减少涡流的办法是用经过绝缘处理，厚度为0.350.5 mm的硅钢片叠状起来，做各种电气设备的铁心第三节 单相交流电路交流电的大小和方向是随着时间作周期性变化的一、正弦交流电基本概念正弦交流电的大小和方向是随着时间作正弦规律变化的交流电（一）周期交流电循环变化一周所需的时间，称为周期，用符号T表示，单位为s（二）频率在一秒钟内交流电变化的周期数，称为频率，用符号f表示，单位为赫兹，用符号Hz频率与周期互为倒数关系，即f=1

8、/T或T=1/f我国工业用电的标准频率为50 Hz交流电的电动势、电压、电流是随着时间的变化而变化，因此，将交流电某一瞬时的数值称为瞬时值，分别用小写字母e、u、i表示，最大值用Em、Um、Im表示二、正弦交流电动势的产生在工业上用的是由交流发电机产生的P19图1-3-2在正弦交流电路中，e瞬时值的一般表达式为：e=Emsin(t+)三、正弦交流电的三要素（一）最大值（也称峰值或幅值） Em、Um、Im（二）角频率 =2f（三）初相位与相位差、 1- 2初相位就是正弦量在起始时间（即t=0）的相位，P21图1-3-4当u1与u2的相位差为：如1- 2=0，称u1与u2同相，如1- 2=90o，

9、称u1与u2正交，如1- 2=180o，称u1与u2反相如120o，称u1超前u2，如120o，称u1滞后u2四、交流电的有效值在实际应用中，用来表示交流电大小的物理量不是瞬时值，也不是最大值，而是有效值，用大写字母E、U、I表示Im707. 02Im/707. 02/707. 02/IUmUmUEmEmE五、正弦交流电的表示法 （一）解析法（二）正弦曲线法（三）旋转相量法六、纯电阻、纯电感、纯电容电路（一）纯电阻电路由电阻起决定性作用，而电感和电容可以忽略不计的电路，例如白炽灯、电阻炉、电烙铁等1.电压与电流的关系P24图1-3-82.电路的功率P=URIR在任一瞬时的数值都是正值或者为零，

10、这说明电阻是消耗功率的，起着负载的作用在交流电路中，用功率表测得的功率及通常所说的功率均为有功功率，单位为W（二）纯电感电路由电阻小到可忽略的电感线圈组成的交流电路，可看作纯电感电路，通常变压器、电动机等线圈或绕组可近似为纯电感性负载1.电压与电流的相位关系电感两端的电压ul在相位上超前电流 il为90o2.电压与电流的大小关系3.电路的功率l电感电路所消耗的功率为零，即平均功率Pl=0，电感线圈中没有能量消耗，只是把电能与磁能进行周期性的交换l为了衡量电感和电源之间能量交换的规模，引进了无功功率的概念QL=ULIL单位为var（乏）（三）纯电容电路由电容起决定性作用，而电阻和电感可以忽略不计

11、的电路称为纯电容电路l电容器是能储存电荷的容器，这是电容器最基本的特性l电容器是由两个互相绝缘的导体构成，文字符号为C，图形符号为l电容器储存电荷能力大小的物理量称电容量，用符号C表示，单位F（法），使用单位比F小得多，有F、nF、pF1F=106 F=109 nf=1012 pF1.电压与电流的相位关系纯电容电路中的电流ic超前电压uc为l90o2.电压与电流的大小关系3.电路的功率纯电容电路所消耗的功率为零，即平均功率Pc=0QC=UCIC七、感性电路在交流电路中，电压与电流的相位关系为0o ui90o的电路称感性电路。在实际交流电路中，等效的电阻和电感串联的电路，是基本的感性电路，如电动机、变压器、接触器、日光灯都可看作感性负载（一）电压与电流的相位关系（二）电压与电流的大小关系Z称为阻抗，它是电阻、感抗、容抗的统称，单位为ZIU ZXRL22（三）电路的功率S视在功率（VA）P有功功率（W），即整个电路中所消耗的功率QL无功功率（var）UIsQPL22l电源提供的视在功率包括两部分，其中只有在电阻上消耗的有功功率P被电路取用。l为了反映电路对电源输送功率的利用率，把有功功率P与视在功率S的